EP0234662A1 - Device for filtering a multiplexed video signal - Google Patents
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- EP0234662A1 EP0234662A1 EP87200285A EP87200285A EP0234662A1 EP 0234662 A1 EP0234662 A1 EP 0234662A1 EP 87200285 A EP87200285 A EP 87200285A EP 87200285 A EP87200285 A EP 87200285A EP 0234662 A1 EP0234662 A1 EP 0234662A1
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
Definitions
- the invention relates to a device for eliminating parasitic signals inherent in a multiplexed video signal at the output of a detector consisting of a strip of elements arranged in the same line and performing the scanning of the scene, said signal being of first amplified then converted to digital for image processing and finally converted to analog.
- This device finds an application for example when using new generation infrared detectors.
- These detectors consist of IR sensors coupled to charge transfer devices or the like.
- the function of transforming the incident flux into an electrical signal is realized, and on the other hand the function of integrating the currents and their multiplexing to form a serial video signal.
- the old so-called first generation detectors only performed said flux transformation function.
- the elimination of the parasitic signals coming from these detectors was done simply by the addition of a filtering capacitor to each detector element at the level of the preamplifier.
- the signal multiplexing operation was then carried out using appropriate circuits.
- the useful signals resulting from the scanning of the scene in polar or rectangular coordinates now appear in series at the output of the detector and are modulated in a certain frequency range. These useful signals are superimposed by a parasitic low frequency continuous signal which it is a question of eliminating and which results from the response of the detector to the average temperature of the background or to the temperature of the lens mount, offsets between the different channels and LF noise from the integration and multiplexing assembly.
- the device of the invention is intended to play a role comparable to the filtering capacitor placed between the detector and its preamplifier when a first generation detector system is used, this capacitive link not existing in infrared detector systems. so-called new generation.
- the device of the invention comprises at the output of the analog-digital converter a first shaping circuit of the signal followed by a first memory RAM addressed in coordinates of each picture element analyzed and operating in shift register, the input information corresponding to the picture element being analyzed being transmitted to a terminal input of said first memory also serving as an output terminal, said input information being simultaneously transmitted to a first adder and to a second adder, said first adder also receiving from said output terminal of the shift register , the information changed sign through an inverter of another image element shifted by n elements relative to the element being analyzed to effect the difference of s said input and output information and the quotient of this difference by the number of elements n of said slice, said quotient being transmitted to a third adder which receives from a second RAM memory the average value of the input information of the slice of elements associated with the image element preceding the element being analyzed to form the average value of the input information of the
- FIG. 1 represents the diagram of a new generation detector assembly comprising a strip B of detector elements e arranged in the same column. Each of them is coupled to a charge transfer device t or equivalent, the outputs of which are interconnected at S to transmit a serial video signal. The whole is contained in a "Dewar" vase D.
- the analog signal which appears on the output S is amplified (A) and converted into digital (CAN).
- the digital signal undergoes processing (T) then can undergo conversion to analog (DAC).
- the scene is scanned in polar coordinates.
- a complete analysis of the scene delimits the field according to the characteristics of an infrared self-director.
- the image obtained in the focal plane of the objective constitutes a frame represented in FIG. 2.
- the detectors e are arranged in a strip B of n elements.
- a prism rotating at the lens produces rotation of the image in the scene plane.
- Each detector element e therefore analyzes a circular crown centered in Co.
- the flux which it receives is integrated and read sequentially for a certain time according to the speed of rotation every 1/128 turn.
- the frame thus broken down into 128 successive positions of the detector array itself cut geographically into n elements is formed 128 times n image elements or pixels (contraction of the English words picture elements).
- y (t) be the luminance level of the pixel analyzed at an instant t.
- y (t) is the raw information of the luminance level of a pixel analyzed at time t and which includes that of the parasitic signals listed above.
- y (t-koT), y [t- (k o + 1) ⁇ ], ..., y [t- (ko + n-1) ⁇ ] represent the luminance levels of n pixels analyzed respectively at times t -k oT , t - (k o + 1) T, ..., t - (n + k o -1) T and which also include the levels of the parasitic signals, T being the time interval between the passages of two consecutive pieces of information.
- the quotient by n of their sum represents the average value of the luminance level of the n pixels and the subtraction of this average value from the luminance value of the pixel analyzed at time t leads to the elimination of the parasitic signals.
- the number k o fixes the position of the slice of the n pixels analyzed previously with respect to the pixel being analyzed at time t.
- FIG. 3 The block diagram of the filter according to the invention is shown in FIG. 3.
- Y represents a serial video message which, at the output of the analog-digital converter, consists of a series of 9-bit words which are the digitized signals of the luminance levels.
- the successive information Y are transmitted to the memory block RAM "1" addressed in ⁇ L and L and used as a delay line.
- This memory is made up of shift registers stacked horizontally, each stack corresponding to a number of the detector array ( ) and each box of a register corresponding vertically to a position of e but which moves to operate the transfer of the information entered on the inputs / outputs 1/0. These are the same pins that are used to enter the input data and to output the output data.
- the mean value of the luminance level of a detector has the expression:
- This average value calculated in the initialization phase is stored in RAM "2".
- the outputs ⁇ of this adder provide y 32 y 32, that is to say the processing of the filtering operation of the spurious signals which is the subject of the invention, the reshaping of which is carried out through the block L 3 .
- the slice of 32 pixels on which the average value is calculated is shifted by 1 or 2 pixels compared to the information y 32 .
- the RAM memory "3" then fully fulfills its role of delay line at the same time as it performs the inversion of the average value.
- the low-cut filter thus produced of slope -6 dB / octave has a low cut-off frequency at -3 dB equal to fcb given in the following table, according to n and k o (fcb in Hz), in the context of l considered example
- the scene analysis can also be performed in rectangular coordinates.
- the treatment of the problem is identical.
- the RAM “2" looped back on itself thanks to the adders of the block AD3 and to the fitness circuits of the block L 2 contains at the address k, i (modulo n) the information which is extracted to add ⁇ k, i to it in the second part of the pixel k, i cycle.
- the output information of block 7 corresponds to
- This information divided by n is introduced into RAM "3" which plays the role of delay line for the generation of k o . In all cases, this information is equal to the average value of n consecutive luminance levels on the same detector k.
- the result of the calculation - (differential luminance of point k, i) is reshaped thanks to the circuits of block L3.
- the initialization of the device can be done automatically at power-up or at the start of each acquisition cycle, for example.
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Abstract
Dispositif d'élimination des signaux parasites inhérents à un signal vidéo multiplexé, comportant un agencement des mémoires RAM "1", "2" et "3" et des additionneurs AD1, 2 et 3 et consistant à obtenir par un traitment numérique du signal la valeur moyenne ? des informations antérieures mémorisées contenues dans une certaine tranche de points d'image pour la soustraire de l'information Y fournie par le point d'image en cours d'analyse. La fonction de transfert dudit traitement a pour expression : <IMAGE> Application aux détecteurs IR de nouvelle génération.Device for eliminating parasitic signals inherent in a multiplexed video signal, comprising an arrangement of the RAM memories "1", "2" and "3" and the adders AD1, 2 and 3 and consisting in obtaining by digital processing of the signal the average value ? stored prior information contained in a certain slice of image points to subtract it from the information Y supplied by the image point being analyzed. The transfer function of said processing has the expression: <IMAGE> Application to new generation IR detectors.
Description
L'invention concerne un dispositif d'élimination des signaux parasites inhérents à un signal video multiplexé en sortie d'un détecteur constitué d'une barrette d'éléments disposés suivant une même ligne et effectuant le balayage de la scène, ledit signal étant d'abord amplifié puis converti en numérique pour effectuer le traitement de l'image et enfin reconverti en analogique.The invention relates to a device for eliminating parasitic signals inherent in a multiplexed video signal at the output of a detector consisting of a strip of elements arranged in the same line and performing the scanning of the scene, said signal being of first amplified then converted to digital for image processing and finally converted to analog.
Ce dispositif trouve une application par exemple lors de l'utilisation de détecteurs infra-rouge de nouvelle génération.This device finds an application for example when using new generation infrared detectors.
Ces détecteurs sont constitués par des capteurs IR couplés à des dispositifs à transfert de charges ou équivalents. On réalise ainsi en sortie de ces détecteurs, d'une part la fonction de transformation du flux incident en signal électrique et d'autre part la fonction d'intégration des courants et leur multiplexage pour former un signal vidéo série.These detectors consist of IR sensors coupled to charge transfer devices or the like. Thus, at the output of these detectors, the function of transforming the incident flux into an electrical signal is realized, and on the other hand the function of integrating the currents and their multiplexing to form a serial video signal.
Les anciens détecteurs dits de première génération réalisaient uniquement ladite fonction de transformation du flux. L'élimination des signaux parasites issus de ces détecteurs s'opérait simplement par l'adjonction d'un condensateur de filtrage à chaque élément détecteur au niveau du préamplificateur. On effectuait ensuite l'opération de multiplexage des signaux au moyen de circuits appropriés.The old so-called first generation detectors only performed said flux transformation function. The elimination of the parasitic signals coming from these detectors was done simply by the addition of a filtering capacitor to each detector element at the level of the preamplifier. The signal multiplexing operation was then carried out using appropriate circuits.
Dans les détecteurs de nouvelle génération, on n'a pas accès aux informations élémentaires de chaque détecteur. Les fonctions de transformation du flux et de multiplexage ne sont plus séparées. De ce fait le signal en sortie du détecteur ne se présente plus de la même manière.In new generation detectors, we do not have access to the basic information of each detector. The stream transformation and multiplexing functions are no longer separated. As a result, the signal at the output of the detector no longer presents itself in the same way.
Les signaux utiles résultant du balayage de la scène en coordonnées polaires ou rectangulaires apparaissent maintenant en série à la sortie du détecteur et sont modulés dans une certaine plage de fréquences. A ces signaux utiles se superpose un signal continu et basse fréquence parasite qu'il s'agit d'éliminer et qui résulte de la réponse du détecteur à la température moyenne du fond ou à la température de la monture de l'objectif, des offsets électriques entre les différents canaux et du bruit BF de l'ensemble intégration et multiplexage.The useful signals resulting from the scanning of the scene in polar or rectangular coordinates now appear in series at the output of the detector and are modulated in a certain frequency range. These useful signals are superimposed by a parasitic low frequency continuous signal which it is a question of eliminating and which results from the response of the detector to the average temperature of the background or to the temperature of the lens mount, offsets between the different channels and LF noise from the integration and multiplexing assembly.
Le dispositif de l'invention est destiné à jouer un rôle comparable au condensateur de filtrage placé entre le détecteur et son préamplificateur lorsqu'on utilise un système de détecteurs de première génération, cette liaison capacitive n'existant pas dans les systèmes détecteurs infra-rouge dits de nouvelle génération.The device of the invention is intended to play a role comparable to the filtering capacitor placed between the detector and its preamplifier when a first generation detector system is used, this capacitive link not existing in infrared detector systems. so-called new generation.
La réalisation d'un tel dispositif destiné à couper les fréquences basses sur chaque canal à partir d'un signal multiplexé provenant de la mise en série de n canaux est à rejeter sous forme analogique car elle nécessiterait de mettre en oeuvre :
- -n échantillonneurs-bloqueurs et leur système de pilotage pour effectuer le démultiplexage du signal vidéo série.
- -n filtres analogiques (soit n réseaux résistance-condensateur au minimum) pour effectuer le filtrage proprement dit.
- -n commutateurs analogiques et leur système de pilotage pour multiplexer ces n voies parallèles avant d'en effectuer la conversion analogique-numérique.
- -n sample-and-hold units and their control system for demultiplexing the serial video signal.
- -n analog filters (at least n resistance-capacitor networks) to perform the actual filtering.
- -n analog switches and their control system to multiplex these n parallel channels before performing the analog-digital conversion.
Le démultiplexage, nécessaire pour traiter chaque canal indépendamment, étant aisé en numérique grâce à l'utilisation de mémoires, le dispositif de l'invention est remarquable en ce qu'il comporte en sortie du convertisseur analogique-numérique un premier circuit de mise en forme du signal suivi d'une première mémoire RAM adressée en coordonnées de chaque élément d'image analysé et fonctionnant en registre à décalage, l'information d'entrée correspondant à l'élément d'image en cours d'analyse étant transmise à une borne d'en trée de ladite première mémoire servant également de borne de sortie, ladite information d'entrée étant simultanément transmise à un premier additionneur et à un deuxième additionneur, ledit premier additionneur recevant de plus en provenance de ladite borne de sortie du registre à décalage, l'information changée de signe à travers un inverseur d'un autre élément d'image décalé de n éléments par rapport à l'élément en cours d'analyse pour effecteur la différence desdites informations d'entrée et de sortie et le quotient de cette différence par le nombre d'éléments n de ladite tranche, ledit quotient étant transmis à un troisième additionneur qui reçoit d'une deuxième mémoire RAM la valeur moyenne des informations d'entrée de la tranche d'éléments associée à l'élément d'image précédant l'élément en cours d'analyse pour former la valeur moyenne des informations d'entrée de la tranche d'éléments associée à l'élément en cours d'analyse, la valeur moyenne des informations d'entrée de la tranche d'éléments associée au premier élément analysé ayant été calculée et mémorisée dans ladite deuxième mémoire lors d'une phase d'initialisation, ladite valeur moyenne issue du troisième additionneur étant, après passage dans un deuxième circuit de mise en forme du signal, d'une part mémorisée dans ladite deuxième mémoire RAM pour servir au calcul de la valeur moyenne associée aux éléments d'image de la tranche suivante, et d'autre part transmise à une troisième mémoire RAM qui introduit un certain retard fixant la position de chaque tranche de n éléments par rapport à l'élément d'image en cours d'analyse, la sortie de ladite troisième mémoire étant reliée après inversion de signe du signal à une autre entrée dudit deuxième additionneur qui effectue ainsi la différence entre la valeur de l'information d'entrée correspondant à l'élément en cours d'analyse et la valeur moyenne des informations de la tranche de n éléments qui lui est associée, issue de ladite troisième mémoire, cette dernière différence correspondant au traitement de l'opération de filtrage étant transmise à travers un troisième circuit de mise en forme du signal.The demultiplexing, necessary to process each channel independently, being easy in digital thanks to the use of memories, the device of the invention is remarkable in that it comprises at the output of the analog-digital converter a first shaping circuit of the signal followed by a first memory RAM addressed in coordinates of each picture element analyzed and operating in shift register, the input information corresponding to the picture element being analyzed being transmitted to a terminal input of said first memory also serving as an output terminal, said input information being simultaneously transmitted to a first adder and to a second adder, said first adder also receiving from said output terminal of the shift register , the information changed sign through an inverter of another image element shifted by n elements relative to the element being analyzed to effect the difference of s said input and output information and the quotient of this difference by the number of elements n of said slice, said quotient being transmitted to a third adder which receives from a second RAM memory the average value of the input information of the slice of elements associated with the image element preceding the element being analyzed to form the average value of the input information of the slice of elements associated with the element being analyzed, the average value of the input information of the section of elements associated with the first analyzed element having been calculated and stored in said second memory during an initialization phase, said average value coming from the third adder being, after passing through a second signal shaping circuit, firstly stored in said second RAM memory to be used for calculating the average value associated with the image elements of the next section, and on the other hand transmitted to a third RAM memory which introduces a certain delay fixing the position of each slice of n elements relative to the image element being analyzed, the output of said third memory being connected after inversion of signal sign to another input of said second adder which thus makes the difference between the value of the input information corresponding to the element being analyzed and the average value of the information of the slice of n elements which is assigned to it associated, from said third memory, this last difference corresponding to the processing of the filtering operation being transmitted through a third signal shaping circuit.
La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.The following description with reference to the appended drawings, all given by way of example will make it clear how the invention can be implemented.
- La figure 1 montre le schéma d'un détecteur de nouvelle génération.Figure 1 shows the diagram of a new generation detector.
- La figure 2 représente une trame obtenue pour un balayage de la scène effectué en coordonnées polaires.FIG. 2 represents a frame obtained for a scan of the scene carried out in polar coordinates.
- La figure 3 représente le schéma synoptique du filtre conforme à l'invention.FIG. 3 represents the block diagram of the filter according to the invention.
- La figure 4 montre une tranche d'éléments en forme de couronne pour un balayage effectué en coordonnées polaires.FIG. 4 shows a section of elements in the form of a crown for a scan carried out in polar coordinates.
La figure 1 représente le schéma d'un ensemble détecteur de nouvelle génération comportant une barrette B d'éléments détecteurs e disposés suivant une même colonne. Chacun d'eux est couplé à un dispositif à transfert de charge t ou équivalent dont les sorties sont interconnectées en S pour transmettre un signal vidéo série. L'ensemble est contenu dans un vase "Dewar" D. Le signal analogique qui apparaît sur la sortie S est amplifié (A) et converti en numérique (CAN). Le signal numérique subit un traitement (T) puis peut subir une reconversion en analogique (CNA).FIG. 1 represents the diagram of a new generation detector assembly comprising a strip B of detector elements e arranged in the same column. Each of them is coupled to a charge transfer device t or equivalent, the outputs of which are interconnected at S to transmit a serial video signal. The whole is contained in a "Dewar" vase D. The analog signal which appears on the output S is amplified (A) and converted into digital (CAN). The digital signal undergoes processing (T) then can undergo conversion to analog (DAC).
On suppose par exemple que le balayage de la scène est effectué en coordonnées polaires. Une analyse complète de la scène délimite le champ selon les caractéristiques d'un auto-directeur infra-rouge. L'image obtenue dans le plan focal de l'objectif constitue une trame représentée sur la figure 2. Les détecteurs e sont disposés en une barrette B de n éléments. Un prisme tournant au niveau de l'objectif produit la rotation de l'image dans le plan de la scène. Chaque élément détecteur e analyse donc une couronne circulaire centrée en Co. Le flux qu'il reçoit est intégré et lu séquentiellement pendant un certain temps selon la vitesse de rotation tous les 1/128 tour. La trame ainsi décomposée en 128 positions succes sives de la barrette de détecteurs elle-même découpée géographiquement en n éléments est formée de 128 fois n éléments d'image ou pixels (contraction des mots anglais picture elements). L'un de ces éléments e est représenté autour du point M de coordonnées polaires Q et e. Si la vitesse du balayage est de 200 t/s, la période de la trame est de 5 ms. Si par ailleurs n = 32 éléments, le temps qui s'écoule entre l'analyse de deux pixels consécutifs est de l'ordre de la microseconde.Suppose, for example, that the scene is scanned in polar coordinates. A complete analysis of the scene delimits the field according to the characteristics of an infrared self-director. The image obtained in the focal plane of the objective constitutes a frame represented in FIG. 2. The detectors e are arranged in a strip B of n elements. A prism rotating at the lens produces rotation of the image in the scene plane. Each detector element e therefore analyzes a circular crown centered in Co. The flux which it receives is integrated and read sequentially for a certain time according to the speed of rotation every 1/128 turn. The frame thus broken down into 128 successive positions of the detector array itself cut geographically into n elements is formed 128 times n image elements or pixels (contraction of the English words picture elements). One of these elements e is represented around the point M of polar coordinates Q and e. If the scanning speed is 200 t / s, the frame period is 5 ms. If in addition n = 32 elements, the time which elapses between the analysis of two consecutive pixels is of the order of a microsecond.
Le filtre de l'invention est situé en sortie du CAN. Sa fonction de transfert a pour expression :
- avec n = 2, 4, 8, 16, 32 ou 64 positions successives de la barrette de détecteurs, Ko =O,t,ou2
dans laquelle z représente un opérateur retard.The filter of the invention is located at the output of the CAN. Its transfer function has the expression:
- with n = 2, 4, 8, 16, 32 or 64 successive positions of the detector array, K o = O, t, ou2
in which z represents a delay operator.
Soit y(t) le niveau de luminance du pixel analysé à un instant t.Let y (t) be the luminance level of the pixel analyzed at an instant t.
L'opérateur z faisant correspondre à z" la valeur y(t + n7-), la transformation H appliquée à y(t) engendre une fonction u(t) telle que :
Dans cette expression, y(t) est l'information brute du niveau de luminance d'un pixel analysé à l'instant t et qui inclut celle des signaux parasites énumérés ci-dessus. y(t-koT), y[t-(ko + 1 )τ],..., y[t-(ko + n-1)τ] représentent les niveaux de luminance de n pixels analysés respectivement aux instants t -koT, t -(ko + 1)T,..., t -(n + ko-1 )T et qui incluent également les niveaux des signaux parasites, T étant l'intervalle de temps entre les passages de deux informations consécutives. Le quotient par n de leur somme représente la valeur moyenne du niveau de luminance des n pixels et la soustraction de cette valeur moyenne à la valeur de luminance du pixel analysé à l'instant t conduit à l'élimination des signaux parasites. Le nombre ko fixe la position de la tranche des n pixels analysés antérieurement par rapport au pixel en cours d'analyse à l'instant t.In this expression, y (t) is the raw information of the luminance level of a pixel analyzed at time t and which includes that of the parasitic signals listed above. y (t-koT), y [t- (k o + 1) τ], ..., y [t- (ko + n-1) τ] represent the luminance levels of n pixels analyzed respectively at times t -k oT , t - (k o + 1) T, ..., t - (n + k o -1) T and which also include the levels of the parasitic signals, T being the time interval between the passages of two consecutive pieces of information. The quotient by n of their sum represents the average value of the luminance level of the n pixels and the subtraction of this average value from the luminance value of the pixel analyzed at time t leads to the elimination of the parasitic signals. The number k o fixes the position of the slice of the n pixels analyzed previously with respect to the pixel being analyzed at time t.
Le schéma synoptique du filtre conforme à l'invention est représenté sur la figure 3.The block diagram of the filter according to the invention is shown in FIG. 3.
Les coordonnées e et e liées au balayage en coordonnées polaires (e étant la position angulaire de la barrette et e le numéro du détecteur), deviennent θL et L après remise en forme des signaux.The coordinates e and e linked to the scan in polar coordinates (e being the angular position of the bar and e the number of the detector), become θ L and L after reshaping the signals.
Y (sortie CAN) représente un message vidéo série qui en sortie du convertisseur analogique-numérique est constitué par une suite de mots de 9 bits qui sont les signaux numérisés des niveaux de luminance.Y (CAN output) represents a serial video message which, at the output of the analog-digital converter, consists of a series of 9-bit words which are the digitized signals of the luminance levels.
Après passage à travers le bloc L, qui opère une remise en forme des signaux pour les faire durer le maximum de temps et à travers le block L', de protection contre les courts-circuits, les informations successives Y sont transmises au bloc mémoire RAM "1" adressé en θL et L et utilisé comme ligne à retard. Cette mémoire est constituée de registres à décalage empilés horizontalement, chaque pile correspondant à un numéro de la barrette de détecteurs () et chaque case d'un registre correspondant verticalement à une position de e mais qui se déplace pour opérer le transfert de l'information introduite sur les entrées/sorties 1/0. Ce sont en effet les mêmes broches qui servent à entrer les données d'entrée et à sortir les données de sortie. Aux adresses L et θL qui sont les coordonnées des pixels analysés, on vient ranger les valeurs y des niveaux de luminance. Par le mécanisme de transfert des registres à décalage, une entrée y(t) à l'instant t s'effectue immédiatement après une sortie y(t-nr). Ainsi pour chaque pixel analysé à un instant t, une tranche d'informations successives correspondant au même numéro du détecteur (ϑ L) est conservée en mémoire pendant l'intervalle de temps nr.After passing through the block L, which operates a reshaping of the signals to make them last the maximum of time and through the block L ', of protection against short-circuits, the successive information Y are transmitted to the memory block RAM "1" addressed in θ L and L and used as a delay line. This memory is made up of shift registers stacked horizontally, each stack corresponding to a number of the detector array ( ) and each box of a register corresponding vertically to a position of e but which moves to operate the transfer of the information entered on the inputs /
Dans le laps de temps de l'ordre de 1 us séparant l'analyse de deux pixels consécutifs, il n'est pas possible d'aller chercher n valeurs en mémoire, d'en effectuer la moyenne et de soustraire cette moyenne de la valeur d'analyse en cours. Un calcul de valeur moyenne est fait une fois pour toutes dans une étape d'initialisation sur la tranche de pixels délimitée par les valeurs de n et de ko.In the time frame of the order of 1 us separating the analysis of two consecutive pixels, it is not possible to fetch n values in memory, to average them and to subtract this average from the value analysis in progress. An average value calculation is done once and for all in an initialization step on the pixel segment delimited by the values of n and k o .
On choisit par exemple n = 32 et ko = 0. Pour une valeur constante de ϑ (numéro du détecteur) la figure 4 montre la tranche de couronne ainsi délimitée.We choose for example n = 32 and k o = 0. For a constant value of ϑ (detector number) Figure 4 shows the crown edge thus delimited.
Entre les positions 0 et 31 de la barrette, la valeur moyenne du niveau de luminance d'un détecteur a pour expression :
Cette valeur moyenne calculée dans la phase d'initialisation est mise en mémoire dans la RAM "2".This average value calculated in the initialization phase is stored in RAM "2".
Pour le pixel correspondant à la position suivante de la barrette (θ = 32), la valeur moyenne du niveau de luminance sur les 32 positions précédentes s'écrit :
En effectuant la différence de ces deux valeurs moyennes, on obtient :
On voit d'après cette relation que le calcul de la valeur moyenne
Par le mécanisme des registres à décalage de RAM "1 ", yo sort de cette mémoire pour y laisser entrer y32; de même l'analyse du pixel suivant fait sortir y, pour laisser entrer y33 et ainsi de suite.By the mechanism of the shift registers of RAM "1", y o leaves this memory to let in y 32 ; similarly, the analysis of the next pixel causes y to exit, to let y 33 enter and so on.
En revenant au schéma synoptique du filtre, on voit que yo est aiguillé à travers l'inverseur I vers l'entrée B de l'additionneur (AD1) dont l'entrée A reçoit y32. On a donc sur la sortie de cet additionneur la valeur y32 -yo. La division de cette valeur par 32 qui consiste simplement à éliminer les cinq bits de poids le plus faible est introduite sur les entrées A de l'additionneur (AD2) qui reçoit sur ses entrées B la valeur moyenne
Dans l'exemple ci-dessus, on a traité le cas le plus simple pour lequel ka = 0, c'est-à-dire que l'on a associé à l'information y32 arrivant à l'instant t, la valeur moyenne
Si l'on fixe ko = 1 ou 2, la tranche de 32 pixels sur laquelle la valeur moyenne est calculée se trouve décalée de 1 ou 2 pixels par rapport à l'information y32. La mémoire RAM "3" remplit alors pleinement son rôle de ligne à retard en même temps qu'elle effectue l'inversion de la valeur moyenne.If we set k o = 1 or 2, the slice of 32 pixels on which the average value is calculated is shifted by 1 or 2 pixels compared to the information y 32 . The RAM memory "3" then fully fulfills its role of delay line at the same time as it performs the inversion of the average value.
La filtre coupe-bas ainsi réalisé, de pente -6 dB/octave a une fréquence de coupure basse à -3 dB égale à fcb donnée dans le tableau suivant, selon n et ko (fcb en Hz), dans le cadre de l'exemple considéré
L'analyse de la scène peut également être effectuée en coordonnées rectangulaires. Le traitement du problème est identique.The scene analysis can also be performed in rectangular coordinates. The treatment of the problem is identical.
Pour plus de généralités on désigne par k et i les coordonnées du pixel analysé (k = et i = 8 dans le case de l'analyse en coordonnées polaires considéré ci-dessus). Soient Y le niveau de luminance en sortie du convertisseur analogique-numérique et tk,i l'instant auquel le point de coordonnées k,i est analysé. Ces coordonnées devenues k L et iLaprès régénération des signaux sont les adresses de la mémoire RAM "1" (schéma de la figure 3) qui joue le rôle de ligne à retard. La capacité de cette mémoire est de 2048 mots de 16 bits, capacité utilisée totalement si n = 64 ou partiellement pour n = 2, 4, 8, 16 ou 32. Durant la première partie du cycle correspondant au pixel de coordonnées k,i, le niveau de luminance du point k,in est lu et durant la deuxième partie celui du point k,i est écrit en RAM "1 ".For more general information, denote by k and i the coordinates of the analyzed pixel (k = and i = 8 in the box of analysis in polar coordinates considered above). Let Y be the luminance level at the output of the analog-digital converter and t k, i the instant at which the point of coordinates k, i is analyzed. These coordinates become k L and i L after regeneration of the signals are the addresses of the RAM memory "1" (diagram of FIG. 3) which plays the role of delay line. The capacity of this memory is 2048 words of 16 bits, capacity used totally if n = 64 or partially for n = 2, 4, 8, 16 or 32. During the first part of the cycle corresponding to the pixel with coordinates k, i, the luminance level of point k, in is read and during the second part that of point k, i is written in RAM "1".
Les additionneurs du bloc 5 et les inverseurs du bloc AD1 permettent de calculer Yk,; - Yk,i-n = Δk,i- The adders of block 5 and the inverters of block AD1 make it possible to calculate Y k ,; - Y k, in = Δ k, i-
La RAM "2" rebouclée sur elle-même grâce aux additionneurs du bloc AD3 et aux circuits de remise en forme du bloc L2 contient à l'adresse k,i (modulo n) l'information
Cette information divisée par n est introduite en RAM "3" qui joue le rôle de ligne à retard pour la génération de ko. Dans tous les cas, cette information est égale à la valeur moyenne de n niveaux de luminances consécutives sur le même détecteur k.This information divided by n is introduced into RAM "3" which plays the role of delay line for the generation of k o . In all cases, this information is equal to the average value of n consecutive luminance levels on the same detector k.
L'opération n k,i = Yk,i- -7 k est effectuée grâce aux additionneurs du bloc AD2. Le résultat du calcul - (luminance différentielle du point k,i) est remise en forme grâce aux circuits du bloc L3.The operation n k , i = Y k, i - -7 k is performed using the adders of block AD2. The result of the calculation - (differential luminance of point k, i) is reshaped thanks to the circuits of block L3.
L'initialisation du dispositif pourra se faire automatiquement à la mise sous tension ou à chaque début de cycle d'acquisition par exemple.The initialization of the device can be done automatically at power-up or at the start of each acquisition cycle, for example.
En plus des fonctions à assurer pour lesquelles il est prévu, ce filtre :
- a -a l'avantage d'effectuer un filtrage BF du signal multiplexé et donc de participer à l'élimination du bruit BF du dispositif à transfert de charge (CCD).
- b -doit pouvoir permettre de s'affranchir des corrections de non-uniformités des détecteurs et du CCD qui se traduisent par des offsets (qu'il s'agisse des offsets systématiques dûs à la réponse des détecteurs excités par un flux photonique à travers des angles solides différents ou d'offsets "électriques" des différents canaux du CCD).
- has the advantage of performing LF filtering of the multiplexed signal and therefore of participating in the elimination of LF noise from the charge transfer device (CCD).
- b - must be able to overcome the non-uniformity corrections of the detectors and the CCD which result in offsets (whether these are systematic offsets due to the response of the detectors excited by a photonic flux through different solid angles or "electrical" offsets of the different CCD channels).
Ainsi seules les corrections de non-uniformités de la responsivité du capteur IR couplé à des CCD devraient être à effectuer.Thus, only the corrections of non-uniformities of the responsiveness of the IR sensor coupled to CCDs should be made.
c -provoque une augmentation de bruit que l'on peut estimer à (1 + 1/n)112 (soit + 0,13 dB pour n = 32) ce qui est parfaitement négligeable.c - causes an increase in noise which can be estimated at (1 + 1 / n) 112 (ie + 0.13 dB for n = 32) which is perfectly negligible.
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